崔新衛(wèi)，張楊珠，吳金水，彭福元

(1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院，湖南　長沙　410128； 2.中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，

湖南　長沙　410125； 3.湖南省農(nóng)科院 農(nóng)業(yè)生物資源利用研究所，湖南　長沙　410125)

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我國循環(huán)農(nóng)業(yè)的誕生與發(fā)展現(xiàn)狀

崔新衛(wèi)1，3*，張楊珠1，吳金水2，彭福元3

(1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院，湖南長沙410128； 2.中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，

湖南長沙410125； 3.湖南省農(nóng)科院 農(nóng)業(yè)生物資源利用研究所，湖南長沙410125)

摘要：合理開發(fā)利用農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，發(fā)展高值循環(huán)農(nóng)業(yè)，不僅是解決糧食安全問題的關(guān)鍵和核心，而且直接決定人類社會與自然環(huán)境的協(xié)調(diào)和發(fā)展。本文系統(tǒng)闡述了循環(huán)農(nóng)業(yè)的起源及其內(nèi)涵，我國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)實(shí)壓力及發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè)必要性，分析了近年來循環(huán)農(nóng)業(yè)的主要發(fā)展模式，并就我國“種—養(yǎng)”復(fù)合系統(tǒng)發(fā)展的主要模式進(jìn)行了比較和總結(jié)，進(jìn)一步探討了國內(nèi)外“種—養(yǎng)”復(fù)合系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)研究的發(fā)展概況。旨在明確循環(huán)農(nóng)業(yè)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中核心地位。

1循環(huán)農(nóng)業(yè)誕生的歷史背景

1.1循環(huán)經(jīng)濟(jì)概念的提出及其中國化延伸

1966年，美國經(jīng)濟(jì)學(xué)家Kenneth E Boulding認(rèn)識到全球資源的有限性和對資源開發(fā)利用造成生態(tài)系統(tǒng)破壞的潛在危害后，提出建立循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式來代替以資源大量消耗為基礎(chǔ)的線性增長傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)模式[1]，至此，“循環(huán)經(jīng)濟(jì)”概念誕生[2]。1990年，英國環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)家Pearce (D W)和Turner (R K)[3]在《自然資源和環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)》中首次使用了“Circular Economy(循環(huán)經(jīng)濟(jì))”一詞，其試圖依據(jù)可持續(xù)發(fā)展原則建立物質(zhì)流動模型[4]。20世紀(jì)90年代起，我國逐步引入了循環(huán)經(jīng)濟(jì)思想，2004年循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念得到中央政府高度重視并上升為國家基本戰(zhàn)略，隨之提出提出“發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，構(gòu)建節(jié)約型產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)”觀點(diǎn)[5]，并先后出臺了一系列加快循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的政策與文件。

1.2農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展理念的形成

1981年，美國農(nóng)業(yè)科學(xué)家萊斯特·布朗出版論著《Building a Sustainable Society》，系統(tǒng)闡述了“可持續(xù)發(fā)展觀”，這是對農(nóng)業(yè)領(lǐng)域可持續(xù)發(fā)展的較早思考。1991年，F(xiàn)AO(聯(lián)合國糧農(nóng)組織)[6]將可持續(xù)農(nóng)業(yè)定義為：管理和保護(hù)自然資源，并進(jìn)行技術(shù)與體制變革，以確保人類繁衍對農(nóng)產(chǎn)品及資源需求得到滿足，這種持久性農(nóng)業(yè)能高效維護(hù)土壤、水資源、動植物遺傳資源并且不造成環(huán)境退化；其發(fā)展模式在技術(shù)上適當(dāng)、經(jīng)濟(jì)上可持續(xù)發(fā)展，并能為社會所接受”?？傮w而言，農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展其思想本質(zhì)是謀求農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中各個要素之間以及系統(tǒng)與外部環(huán)境之間的有序化和整體持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，建設(shè)資源合理利用、生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，其核心是謀求農(nóng)業(yè)系統(tǒng)保持良性循環(huán)和持續(xù)性生產(chǎn)[7-8]。

1.3循環(huán)農(nóng)業(yè)的誕生與發(fā)展理念

在循環(huán)經(jīng)濟(jì)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展思想引導(dǎo)下，隨著農(nóng)業(yè)發(fā)展問題探討的逐步深入，循環(huán)農(nóng)業(yè)的輪廓漸漸清晰。循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的最樸素形態(tài)為生態(tài)農(nóng)業(yè)模式，隨著人們認(rèn)識水平的不斷提高，以生態(tài)農(nóng)業(yè)為基礎(chǔ)，先后提出了“循環(huán)農(nóng)業(yè)”[9]、“農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)”[10]等概念，其作為農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展新理念，生產(chǎn)實(shí)踐中已成為一種技術(shù)范式[11]。循環(huán)農(nóng)業(yè)擯棄了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中掠奪性經(jīng)營方式，將農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)有機(jī)結(jié)合，形成了農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)和國民經(jīng)濟(jì)協(xié)同持續(xù)發(fā)展的重要形式[12]。其發(fā)展遵循減量化(Reduce)、再利用(Reuse)、再循環(huán)(Recycle)、再回收(Recovery)的“4R”原則[13]，在既定環(huán)境容量、農(nóng)業(yè)資源存量及生態(tài)閾值綜合約束下，以保護(hù)生態(tài)環(huán)境、節(jié)約農(nóng)業(yè)資源和提高經(jīng)濟(jì)效益為總體目標(biāo)，運(yùn)用循環(huán)經(jīng)濟(jì)學(xué)原理與方法構(gòu)建高效農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系并組織農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，通過系統(tǒng)末端物質(zhì)與能量回流和循環(huán)利用形成閉環(huán)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)[14]。

更為明確的說，循環(huán)農(nóng)業(yè)理念是建立“資源—產(chǎn)品—廢棄物—再生資源”的高效循環(huán)機(jī)制，通過對資源重復(fù)利用，提高系統(tǒng)中物質(zhì)和能量的利用效率及系統(tǒng)生產(chǎn)力[15]。其構(gòu)成往往涉及農(nóng)、林、牧、水產(chǎn)、生態(tài)等多學(xué)科交叉，各子系統(tǒng)之間通過要素耦合和產(chǎn)業(yè)鏈接進(jìn)行物質(zhì)與能量交換，形成相互依存、協(xié)同作用的生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)[13， 16]。其以傳統(tǒng)的生態(tài)農(nóng)業(yè)為基礎(chǔ)，并廣泛吸收國內(nèi)外可持續(xù)農(nóng)業(yè)思想精華，本質(zhì)上形成了一種投入低、且高效循環(huán)的新型生態(tài)農(nóng)業(yè)，真正實(shí)現(xiàn)了社會、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)三大效益協(xié)同發(fā)展。

2我國發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè)的社會現(xiàn)實(shí)

我國是世界上農(nóng)業(yè)資源嚴(yán)重匱乏的國家之一，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成的資源約束與經(jīng)濟(jì)發(fā)展矛盾日益突出。長期以來，我國偏重糧食生產(chǎn)，而忽視了農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展對生物多樣性的需求，種植業(yè)收獲后大量秸稈等資源未輸入牧副漁等產(chǎn)業(yè)循環(huán)利用，造成了資源的巨大浪費(fèi)[17]。

2.1傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨巨大壓力

傳統(tǒng)的粗放式農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了極為嚴(yán)重的破壞作用，直接影響農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。第二次世界大戰(zhàn)以后，西方發(fā)達(dá)國家相繼進(jìn)入農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化階段，借助石油動力機(jī)械及化肥與農(nóng)藥，創(chuàng)造了農(nóng)業(yè)增產(chǎn)奇跡，但隨之而來的是資源與環(huán)境破壞、土壤侵蝕及病蟲害爆發(fā)等一系列生態(tài)災(zāi)難。而發(fā)展中國家以一場“綠色革命”推動了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)過渡，主要通過品種改良、增加化肥和農(nóng)藥等技術(shù)手段提高產(chǎn)量以緩解糧食危機(jī)，但也帶來了諸如土壤板結(jié)、肥力下降及抗逆性降低等農(nóng)業(yè)生態(tài)問題[18]。可見，“石油農(nóng)業(yè)”和“綠色革命”都無法擺脫農(nóng)業(yè)生產(chǎn)導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境逐漸惡化這一現(xiàn)實(shí)，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)壓力巨大，急需變革。

2.2農(nóng)業(yè)廢棄物污染嚴(yán)重

我國作為農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)廢棄物產(chǎn)量巨大，而且長期肆意排放，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。據(jù)估算，我國農(nóng)作物秸稈年均總產(chǎn)量高達(dá)6.5×108t[19]，畜禽糞便年均產(chǎn)生量達(dá)17.3×108t[20]，朱鳳連等[21]預(yù)測，到2020年，中國每年將產(chǎn)生畜禽糞便高達(dá)42.44×108t。受經(jīng)濟(jì)效益和技術(shù)手段限制，許多養(yǎng)殖場未對畜禽廢物進(jìn)行合理處置而直接外排，造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染，全國畜禽糞便資源化與商品化處置率不足29%[22]，數(shù)十億噸農(nóng)業(yè)廢棄物已成了中國最大的污染源。事實(shí)上，據(jù)測算，每年產(chǎn)生的作物秸稈作肥料可提供氮約2.26×107t、磷4.59×106t、鉀2.72×107t；作為飼料，僅玉米秸稈就能提供1.9～2.2×108t；此外，畜禽糞便蘊(yùn)含氮磷分別達(dá)1.6 ×107t和3.63×106t，相當(dāng)于中國同期化肥使用量的78.9%和57.4%[20]。然而由于循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展的先天不足，難以實(shí)現(xiàn)廢棄物的高效資源化循環(huán)利用，導(dǎo)致其經(jīng)不適當(dāng)處理或擱置轉(zhuǎn)化成為巨大的污染源[23-24]。

2.3肥料農(nóng)藥的大量投入導(dǎo)致農(nóng)業(yè)面源污染嚴(yán)重

我國是世界上最大的化肥和農(nóng)藥使用國[25]，農(nóng)田長期不合理施肥造成化肥利用率低，氮肥利用率僅30%～35%，磷肥10%～20%，鉀肥35%～50%，農(nóng)藥利用率不足30%[26]，據(jù)估算，我國農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中僅化肥氮每年的淋失和徑流損失量高達(dá)174萬t，已致嚴(yán)重水體硝酸鹽污染與湖泊富營養(yǎng)化，長江、黃河和珠江每年輸出的溶解態(tài)無機(jī)氮達(dá)97.48萬t，太湖流域和京津唐地區(qū)地下水硝酸鹽含量超標(biāo)達(dá)38%和50%[27-28]。諸多因素已成為農(nóng)業(yè)污染的主要來源。嚴(yán)重制約了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

2.4國家政策導(dǎo)向

我國“十一五”規(guī)劃中央一號文件指出：要把加快發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè)作為推進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)的重要內(nèi)容；“十二五”規(guī)劃明確要求：“加快構(gòu)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會，提高生態(tài)文明水平，完善現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)體系建設(shè)，發(fā)展高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效生態(tài)農(nóng)業(yè)”。2014年1月，國務(wù)院印發(fā)《關(guān)于全面深化農(nóng)村改革加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的若干意見》明確提出要建立農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展長效機(jī)制。循環(huán)農(nóng)業(yè)以資源循環(huán)利用為核心，符合可持續(xù)發(fā)展理念和建設(shè)兩型社會要求，發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè)可最大限度利用進(jìn)入系統(tǒng)的物質(zhì)和能量，提升農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的質(zhì)量和效益，減少污染排放。

由此可見，循環(huán)農(nóng)業(yè)是促進(jìn)人類與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展新方向，是我國轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長方式的戰(zhàn)略選擇[29]。大力發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè)是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑[30]和必由之路。

3循環(huán)農(nóng)業(yè)的發(fā)展模式及其養(yǎng)分循環(huán)研究概況

隨著循環(huán)經(jīng)濟(jì)思想在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，世界各國先后形成了各具特色的循環(huán)農(nóng)業(yè)模式。如日本的廢棄物資源循環(huán)利用模式、英國的永久農(nóng)業(yè)模式、美國的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)模式[31]及以色列節(jié)水灌溉農(nóng)業(yè)[32]。我國在過去20多年的生態(tài)農(nóng)業(yè)研究與實(shí)踐中探索出了多種循環(huán)農(nóng)業(yè)模式，2002年，農(nóng)業(yè)部科技司在全國范圍內(nèi)征集到370余種生態(tài)農(nóng)業(yè)模式，經(jīng)專家反復(fù)論證后遴選出以下10種[33]：北方“四位一體”模式、南方“豬—沼—果”模式、平原農(nóng)林牧復(fù)合模式、草地生態(tài)恢復(fù)與持續(xù)利用模式、畜牧業(yè)生態(tài)生產(chǎn)模式、生態(tài)種植模式、生態(tài)漁業(yè)模式、丘陵區(qū)小流域綜治模式、設(shè)施生態(tài)農(nóng)業(yè)模式、觀光農(nóng)業(yè)模式。并通過近年來反復(fù)實(shí)踐中的延伸和發(fā)展，形成了越來越多適宜地方特色的生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式。

3.1“種—養(yǎng)”復(fù)合系統(tǒng)主要發(fā)展模式

“種植—養(yǎng)殖”生態(tài)系統(tǒng)是我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中最基本的循環(huán)農(nóng)業(yè)模式，其遵循“4R”原則，將種植業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)及環(huán)境保護(hù)有機(jī)結(jié)合并協(xié)同發(fā)展，從而成為農(nóng)業(yè)可持續(xù)生產(chǎn)領(lǐng)域最重要的發(fā)展模式[34]。劉德廣等[35]研究認(rèn)為，“荔枝—牧草”復(fù)合系統(tǒng)中節(jié)肢動物各類群多樣性高于單作荔枝系統(tǒng)，而且該復(fù)合系統(tǒng)中節(jié)肢動物物種豐富度、群落數(shù)量及均勻性也明顯占優(yōu)。鄧玉林等[36]對“梨園—黑麥草—羊”復(fù)合系統(tǒng)研究發(fā)現(xiàn)，每1 hm2可養(yǎng)羊75只，兩年平均年純經(jīng)濟(jì)收益達(dá)5.4萬元/hm2，產(chǎn)投比達(dá)到1∶2.8，而單作果園僅為1.05萬元/hm2和1∶1.72。樊巍[37]將“果—草—牧”作為一個完整的復(fù)合農(nóng)林系統(tǒng)，研究其物質(zhì)生產(chǎn)、養(yǎng)分循環(huán)與能量的流動和利用規(guī)律，揭示了復(fù)合系統(tǒng)各組分內(nèi)在生態(tài)學(xué)關(guān)系，得出了復(fù)合系統(tǒng)第一性生產(chǎn)力、載畜量及第二性生產(chǎn)力等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，并提出“果—草—牧”復(fù)合系統(tǒng)的最佳配置模式和復(fù)合系統(tǒng)養(yǎng)分精確補(bǔ)給技術(shù)。庾志勇[38]發(fā)現(xiàn)，“稻—燈—魚—菇”模式，稻田養(yǎng)魚每畝可增產(chǎn)稻谷200kg，養(yǎng)魚增收900元，稻草收獲后種菇，可獲利11600元。肖清鐵等[39]對“草—牧—沼—蔬”循環(huán)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益分析發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)可最大程度利用各種資源，提高資源利用效率，而且能較好的解決養(yǎng)殖污染和養(yǎng)殖飼草來源，改善系統(tǒng)生態(tài)環(huán)境，而且該系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)還可產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)與社會效益。趙麗等[40]對“林—農(nóng)—菌—禽”四位一體模式的運(yùn)行方式和綜合效益分析發(fā)現(xiàn)，該模式每年可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益合計約350萬元以上，同時還具有顯著的生態(tài)及環(huán)境效益。“稻—鴨”種養(yǎng)系統(tǒng)研究也已深入廣泛，與常規(guī)稻作相比，稻鴨共作稻田土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷和速效鉀等養(yǎng)分在水稻生長期基本維持穩(wěn)定，幼穗分化期速效鉀有所提高，成熟期堿解氮、速效磷和速效鉀含量均明顯提高[41]。鴨糞氮素投入增加，減少了化學(xué)氮肥用量，可減少氮素滲漏和徑流損失，增加了水稻地上部吸氮量，系統(tǒng)的氮素輸入與輸出總量均減少，且減少量基本持平[42]，稻鴨共作可提高土壤微生物數(shù)量[43-44]及土壤脲酶、脫氫酶和蛋白酶活性[45]，而且鴨子活動可增加田面水溶解氧濃度，減少稻田CH4排放[46-48]，使稻株形態(tài)變化，碳水化合物含量、碳氮比、莖稈干物質(zhì)輸送均明顯增加，莖基部節(jié)間縮短，莖粗增加，莖稈強(qiáng)度和抗倒伏指數(shù)提高。其壯稈效應(yīng)不僅提高了植株的抗逆性，有利于水稻穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)[49]，而且能夠提高整精米率、減少堊白、改善稻米品質(zhì)[50]。

此外，以“種—養(yǎng)”復(fù)合系統(tǒng)為基礎(chǔ)，結(jié)合地方農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展特色開展了大量循環(huán)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈條的擴(kuò)充和延伸研究，如：侯雅靜等[51]“果園—食用菌—禽畜”循環(huán)農(nóng)業(yè)模式，張家宏等[52-53]雙鏈型“鮮食玉米—奶?！託狻埼r—牧草”及雙鏈型“牧草—鵝—鮮食玉米”循環(huán)農(nóng)業(yè)模式，尹昌斌等[54]廣西百色市“種植—沼氣—養(yǎng)殖+燈”循環(huán)農(nóng)業(yè)模式，王勤禮等[55]“玉米—?！託狻展鉁厥摇毖h(huán)農(nóng)業(yè)模式，等等。然而，目前我國大部分地區(qū)仍然處于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)過度階段，廣大群眾優(yōu)先考慮經(jīng)濟(jì)效益而對循環(huán)農(nóng)業(yè)的長效機(jī)制認(rèn)識不夠，農(nóng)藥化肥投入量大，秸稈焚燒現(xiàn)象嚴(yán)重，農(nóng)業(yè)面源污染形勢依然嚴(yán)峻。政府部門及各級財政給予循環(huán)農(nóng)業(yè)及清潔生產(chǎn)的認(rèn)識與投入嚴(yán)重不足，對現(xiàn)有的循環(huán)農(nóng)業(yè)示范基地支持和宣傳力度不大，導(dǎo)致這類基地暫未起到應(yīng)有的示范作用。加之我國循環(huán)農(nóng)業(yè)科技研發(fā)能力薄弱，科學(xué)技術(shù)難以支撐循環(huán)農(nóng)業(yè)健康發(fā)展。

3.2種養(yǎng)復(fù)合系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)

物質(zhì)循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的重要功能之一，物質(zhì)循環(huán)狀況直接決定系統(tǒng)的生產(chǎn)力、穩(wěn)定程度和發(fā)展方向[56]。養(yǎng)分作為維持植物生長的重要營養(yǎng)物質(zhì)，是生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)輸入的重要組成部分，也是生態(tài)系統(tǒng)周而復(fù)始的先決條件。養(yǎng)分在“農(nóng)田—畜牧—營養(yǎng)—環(huán)境”體系中流動并保持良好循環(huán)，是社會和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。1995年，Allison[57]運(yùn)用系統(tǒng)與整體觀點(diǎn)開啟了生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)研究，此后，生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)便成為世界各國土壤學(xué)家、植物營養(yǎng)學(xué)家與生態(tài)學(xué)家關(guān)注的研究焦點(diǎn)。農(nóng)田系統(tǒng)養(yǎng)分平衡依賴養(yǎng)分循環(huán)實(shí)現(xiàn)，其本質(zhì)就是作物消耗養(yǎng)分和施肥投入之間的平衡。近年來，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分平衡己成為評價和降低集約化農(nóng)業(yè)污染的重要技術(shù)手段，并已作為可持續(xù)農(nóng)田管理的標(biāo)志[58]。

早在上世紀(jì)50年代，國外已經(jīng)開始了農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)元素循環(huán)規(guī)律研究[59]。Snblker等[60]于1976年對全球氮、磷元素循環(huán)狀況進(jìn)行了首次報道，在此基礎(chǔ)上，F(xiàn)rissel等[61]于1978年開展了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)元素循環(huán)研究；1981年，Clark等[62]和Wetselaar等[63]分別對東南亞季風(fēng)氣候區(qū)生態(tài)系統(tǒng)和陸地生態(tài)系統(tǒng)的氮素循環(huán)狀況進(jìn)行了研究。前人研究所取得的諸多成果，為進(jìn)一步開展生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)的深入研究奠定了重要基礎(chǔ)。

我國農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)與平衡研究開始于20世紀(jì)50年代初期，但直到80年代開始才逐漸展開了廣泛深入的研究。曾江海和張玉銘[64]對奶牛形成的農(nóng)牧復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)利用情況進(jìn)行研究，獲取了該系統(tǒng)的養(yǎng)分循環(huán)參數(shù)并建立了相關(guān)的氮、磷循環(huán)模式，并進(jìn)一步定量評價了該復(fù)合系統(tǒng)的養(yǎng)分利用效率。魯如坤等[65-67]對全國和部分典型地區(qū)養(yǎng)分循環(huán)與平衡狀況做了深度分析研究，提煉出農(nóng)田養(yǎng)分收入與支出參數(shù)，并依據(jù)土壤基礎(chǔ)肥力狀況及作物的養(yǎng)分需求等更新了農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分平衡的評價標(biāo)準(zhǔn)與原則。劉經(jīng)榮等[68]對紅壤地區(qū)“草-牛-沼”生態(tài)系統(tǒng)中養(yǎng)分循環(huán)研究后發(fā)現(xiàn)，牛糞尿經(jīng)沼氣發(fā)酵后產(chǎn)出沼肥還田種植系統(tǒng)，可節(jié)省一半化肥投入，且使用沼肥后土壤肥力得以保護(hù)和改善，為后續(xù)的飼草生產(chǎn)提供了較好的土壤條件，利于養(yǎng)分循環(huán)利用。張帆等[69-72]基于投入產(chǎn)出法分析了“稻-鴨”共生系統(tǒng)中碳、氮、磷循環(huán)規(guī)律與收支平衡，并探明了該系統(tǒng)中碳、氮、磷循環(huán)路徑及效率，為進(jìn)一步提高“稻-鴨”共生生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力奠定了理論基礎(chǔ)。基于養(yǎng)分收支平衡總體原則，陳天寶等[73]研究了“耕地-作物-畜禽”復(fù)合系統(tǒng)中氮素流動特征與循環(huán)規(guī)律，引入豬飼料蛋白當(dāng)量及糞便氮排泄當(dāng)量等參數(shù)，并運(yùn)用畜牧生產(chǎn)學(xué)及線性規(guī)劃理論與方法，設(shè)計建立了系統(tǒng)中耕地的畜禽承載能力評估數(shù)學(xué)模型。該成果可用于指導(dǎo)農(nóng)牧復(fù)合區(qū)種植業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)合理配置與布局及種養(yǎng)動態(tài)平衡分析、養(yǎng)殖環(huán)境風(fēng)險評價，等等。

4展望

我國是一個典型的農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)十分薄弱，多年的生產(chǎn)實(shí)踐表明，單一的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)其經(jīng)濟(jì)效益低下，而且生產(chǎn)過程中帶來的生態(tài)與環(huán)境等負(fù)面效應(yīng)越來越突出，在國家倡導(dǎo)構(gòu)建兩型社會和新農(nóng)村建設(shè)等政策指引下，借鑒國外先進(jìn)的生態(tài)農(nóng)業(yè)和循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展理念，以畜禽糞便有機(jī)肥為紐帶，將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的兩大系統(tǒng)——種植業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)，高效契合，構(gòu)建適宜地方特色的種養(yǎng)循環(huán)系統(tǒng)，不僅可以提高系統(tǒng)中物質(zhì)與能量的利用效率，減少系統(tǒng)的廢棄物質(zhì)輸出，將種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢物變廢為寶循環(huán)利用，而且減少了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中造成的生態(tài)破壞與環(huán)境污染，進(jìn)一步優(yōu)化了人類與自然和諧共處、協(xié)調(diào)發(fā)展，為人類社會的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè)是一項系統(tǒng)工程，須以循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念為指導(dǎo)，運(yùn)用先進(jìn)科學(xué)技術(shù)開展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)可持續(xù)生產(chǎn)。這需要借鑒國外循環(huán)農(nóng)業(yè)先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合我國國情，走中國特色循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展道路。首先，要樹立全民發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念，努力營造循環(huán)農(nóng)業(yè)的良好氛圍；其次，政府主導(dǎo)逐步建立和完善有利于發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的政策體系；第三，加強(qiáng)科技創(chuàng)新，探索循環(huán)模式新途徑，因地制宜研發(fā)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式并多渠道示范推廣；最后，切實(shí)加強(qiáng)循環(huán)農(nóng)業(yè)相關(guān)技術(shù)培訓(xùn)和推廣力度，提高農(nóng)業(yè)科技入戶率，使循環(huán)農(nóng)業(yè)模式逐步走向標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)模化。

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關(guān)鍵詞：生態(tài)農(nóng)業(yè)；循環(huán)農(nóng)業(yè)；“種—養(yǎng)”復(fù)合系統(tǒng)；養(yǎng)分循環(huán)

The origin and development of circulatory agriculture in China

CUIXin-wei1，3*，ZHANGYang-zhu1，WUJin-shui2，PENGFu-yuan3(1.CollegeofResourcesandEnvironment，HunanAgriculturalUniversity，Changsha410128，China; 2.InstituteofSubtropicalAgriculture，ChineseAcademyofScience，Changsha410125，China; 3.InstituteofAgriculturalandBiologicalResourcesUtilization，HunanAcademyofAgriculturalSciences，Changsha410125，China)

Abstract：The rational development?and?utilization of agro-ecosystem and development of high value circulatory agriculture not only are the key to solve the food security problem， but also directly determine the harmonization and development between human society and natural environment. In this article， the origin and development of ecological and circulatory agriculture are systematically described. The real pressure of traditional agriculture and the necessity of developing circular agriculture in China are discussed. The main development models of circular agriculture in recent years was analyzed. Our country’s main model of planting-breeding complex agro-ecosystem are summarized. The research progress on nutrient cycle on the planting-breeding complex agro-ecosystem is also discussed. The aim is to clarify the core status of circulatory agriculture in modern agriculture.

Key words：Ecological agriculture; Circulatory agriculture; Planting-breeding complex agro-ecosystem; Nutrient cycle

文章編號：1008-0457(2015)05-0074-07國際

DOI編碼：10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2015.05.015

中圖分類號：S18

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

通訊作者：*E-mail：cuixinwei168@163.com。

基金項目：國家科技支撐計劃項目(2012BAD14B17)資助。

收稿日期：2015-09-21；修回日期：2015-10-11